2020年高三物理第二轮专题练习之机械能(新人教)

2020年高三物理第二轮专题练习之机械能(新人教)

机械能 ‎1.如图1所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一高度且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中：（ ）‎ A．重物的重力势能减少；‎ B．重物的重力势能增加；‎ C．重物的机械能不变；‎ D．重物的机械能减少。‎ ‎2.如图2所示，质量为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕O点在竖直面内无摩擦转动，已知两物体距O点的距离L1＞L2，现在由图示位置静止释放，则在a下降过程中：（ ）‎ A．杆对a不做功；‎ B．杆对b不做功；‎ C．杆对a做负功；‎ D．杆对b做负功。‎ ‎3. 以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 A．和 B．和 C．和 D．和 ‎4．游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则 - 10 -‎ ‎ A．下滑过程中支持力对小朋友做功 ‎ B．下滑过程中小朋友的重力势能增加 ‎ C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒 ‎ D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功 ‎5. 滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动, 当它回到出发点时速率为v2, 且v2< v1若滑块向上运动的位移中点为A,取斜面底端重力势能为零，则 （ ）‎ A．上升时机械能减小，下降时机械能增大。‎ B．上升时机械能减小，下降时机械能也减小。‎ C．上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方。‎ D．上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方。‎ ‎6.假定地球、月球都静止不动，用火箭从地球沿地月连线发射一探测器。假定探测器在地球表面附近脱离火箭。用W表示探测器从脱离火箭处到月球的过程中克服地球引力做的功，用Ek表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则（ ）‎ ‎ A. Ek必须大于或等于W，探测器才能到达月球　‎ ‎ B. Ek小于W，探测器也可能到达月球 ‎ C. Ek＝1/2 W，探测器一定能到达月球　　　　　　‎ ‎ D. Ek＝ 1/2 W ，探测器一定不能到达月球 ‎7.静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图所示，图线为半圆．则小物块运动到x0处时的动能为( )‎ A．0 B. C． D． ‎ m1‎ m2‎ m ‎8.质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为V1和V2，位移分别为S1和S2，如图所示。则这段时间内此人所做的功的大小等于： A．FS2 B．F(S1+S2) ‎ - 10 -‎ C． D．‎ ‎9.小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如图26所示) ，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力。‎ A.垂直于接触面，做功为零；‎ B.垂直于接触面，做功不为零；‎ C.不垂直于接触面，做功不为零；‎ D.不垂于接触面，做功不 ‎10.飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态下摆，到达竖直状态的过程中如图所示，飞行员所受重力的瞬时功率变化情况是（ ） ‎ A.一直增大　　　　　　　　B.一直减小 C.先增大后减小　　　　　　D.先减小后增大 ‎11.如图所示，质量为m的物体沿动摩擦因素为的水平面以初速度从A点出发到B点时速度变为，设同一物体以初速度从点先经斜面，后经斜面到点时速度变为，两斜面在水平面上投影长度之和等于AB的长度，则有（ ）‎ A. 　　　　　 B. ‎ ‎ C. 　　　　　　D.不能确定 o A B ‎2m m ‎12. 如图，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动.在无任何阻力的情况下，下列说法中正确的是（　　 ）‎ ‎①A球到达最低点时速度为零 ‎②A球机械能减小量等于B球机械能增加量 ‎③B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度 ‎④当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度 ‎ A. ①②③ B.②③④ C. ①③④ D. ①②‎ - 10 -‎ ‎13.如图所示，将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的量筒中，下落不久钢珠就开始作匀速直线运动.（量筒中为什么不放清水而用蓖麻油？这是因为蓖麻油的密度虽小于清水，但它对钢珠产生的粘滞阻力却大大超过清水）‎ v ‎1845年英国物理学家和数学家斯·托克斯（S.G.Stokes）研究球体在液体中下落时，发现了液体对球体的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关，有,其中物理量η为液体的粘滞系数，它与液体的种类及温度有关.钢珠在蓖麻油中运动一段时间后就以稳定的速度下落，这一速度称为收尾速度.‎ ‎（1）实验室的温度为20.0℃ 时，蓖麻油的粘滞系数为0.986，请写出它的单位.‎ ‎（2）若钢珠的半径为2.00㎜，钢珠的质量为，在蓖麻油中所受的浮力为，求钢珠在蓖麻油中的收尾速度.‎ ‎（3）设量筒中蓖麻油的深度为H=40.0㎝，钢珠从液面无初速释放，下沉至刚要到达筒底时，因克服粘滞阻力而产生的热量为多少？‎ ‎ ‎ A h=3R 甲 乙 R r C D ‎14.如图所示半径为R、r(R>r)甲、乙两圆形轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条水平轨道(CD)相连，如小球从离地3R的高处A点由静止释放，可以滑过甲轨道，经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道，小球与CD段间的动摩擦因数为μ，其余各段均光滑.为避免出现小球脱离圆形轨道而发生撞轨现象.试设计CD段的长度.‎ ‎15.如图是打秋千的示意图，最初人直立站在踏板上(A点所示)，绳与竖直方向成角，人的重心到悬点O的距离为 - 10 -‎ ‎；从A点向最低点B运动过程中，人由直立状态自然下蹲，在B点人的重心到悬点O的距离为；在最低点处，人突然由下蹲变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为)且保持该状态到最高点C.设人的质量为m，踏板和绳的质量不计，空气阻力不计.求：‎ ‎ (1)人刚到最低点B还处于下蹲状态时，两根绳中的总拉力F为多大？‎ ‎(2)人到达左端最高点C时，绳与竖直方向的夹角为多大？(用反三角函数表示)‎ ‎16.半径的竖直放置的圆轨道与水平直轨道相连接。如图所示。质量为的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动，并沿圆轨道的内壁冲上去，如果A经过N点时的速度A经过轨道最高点M时对轨道的压力为，取．‎ 求：小球A从N到M这一段过程中克服阻力做的功W．‎ ‎17.如图所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量均为m的小球，杆可绕无摩擦的轴O转动，使杆从水平位置无初速释放摆下。求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功? ‎ ‎ ‎ - 10 -‎ 答案与解析 ‎1.【答案】AD ‎【解析】重物从A点运动到B点，高度降低，重物的重力势能减少，因此很多同学只注意到重物从A运动到B时，重物速度增加，即重物的功能增加，故认为动能的增加量与重力势能的减少量相当，而判断重物机械能不变，错选C。若从整个系统去仔细分析会发现重物下降过程中，重物的动能增加，重力势力能减少，弹簧的弹性势能增加；而且在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，重物与弹簧组成的系统机械能守恒。以B点为零势能点，则在A点系统的机械能只有重力势能，在B点系统的机械能为重物的动能和弹簧的弹性势能，且两处的机械能相等，所以可以判断重物的机械能减少，即C错，正确答案：A、D。‎ ‎2.【答案】C ‎【解析】因为杆在转动，所以很多同学能分析到a球受到重力和杆对a的作用力，并习惯认为杆对a的作用力指向圆心O，与运动方向垂直，对小球a、b都不做功，而错选A、B。若我们能从整个系统去分析，会发现杆绕O点在竖直平面内无摩擦地转动，没有能量的损失，所以a、b和杆组成的系统机械能守恒。杆对a、b球的作用力是内力，a球下降过程中，b球的重力势能和动能都增加，所以b球的机械能增加，且b球重力对b球做负功，所以可以判断杆对b球做正功，b球的机械能才增加，从中可以判定B、D是错的。再由系统机械能守恒，b球的机械能增加，则a球的机械能减少，且a球重力对a球做正功，则杆对a球做负功，故A错。正确答案：C。‎ ‎3.【答案】A ‎【解析】上升的过程中,重力做负功,阻力做负功,由动能定理得 ‎,,求返回抛出点的速度由全程使用动能定理重力做功为零,只有阻力做功为有,解得,A正确。‎ ‎4.【答案】D - 10 -‎ ‎【解析】在滑动的过程中，人受三个力重力做正功，势能降低B错；支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，AC皆错，D正确。‎ ‎5.【答案】BC ‎【解析】O→C 由动能定理 F合S= 1/2 mv12 = EK1‎ A→C 由动能定理 F合S/2= 1/2 mvA2 = EKA ‎ 由功能关系得：EK1 = 1/2 mv12 =mgSsinθ+ Q A点的势能为 EPA= 1/2 mgSsinθ EKA=EK1 / 2‎ ‎∴ EKA> EPA ‎6.【答案】BD ‎【解析】设月球引力对探测器做的功为W1，‎ 根据动能定理可得：－W＋W1＝0－Ek，‎ ‎，可知，F地＞F月，‎ 由W=Fs 虽然F是变力,但通过的距离一样,所以W＞W1，Ek ＝W-W1 < W 故B选项正确。由于探测器在从地球到月球的过程中，地球引力越来越小，此过程中克服地球引力做的功为W，在从地球到达地月连线中点的过程中，探测器克服地球引力做的功要远大于1/2 W，而月球引力对探测器做的功很小，探测器的初动能若为1/2 W ，则到不了地月连线中点速度即减为0，所以探测器一定不能到达月球。 D选项也正确。 ‎ ‎7.【答案】C ‎【解析】由于水平面光滑,所以拉力F即为合外力,F随位移X的变化图象包围的面积即为F做的功, 设x0处的动能为EK由动能定理得: EK-0=== 答案:C ‎8.【答案】BD ‎【解析】根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能。所以人做的功的大小等于 即B、D两选项正确。‎ ‎9.【答案】B ‎【解析】‎ P Q F F’‎ - 10 -‎ 小物块A在下滑过程中和斜面之间有一对相互作用力F和F'，如图所示。如果把斜面B固定在水平桌面上，物体A的位移方向和弹力方向垂直，这时斜面对物块A不做功。但此题告诉的条件是斜劈放在光滑的水平面上，可以自由滑动。此时弹力方向仍然垂直于斜面，但是物块A的位移方向却是从初位置指向终末位置。如图所示，弹力和位移方向不再垂直而是成一钝角，所以弹力对小物块A做负功，即B选项正确。‎ ‎10.【答案】C ‎【解析】易知飞行员竖直分速先增后减，由得出飞行员所受重力的瞬时功率先增大后减小.‎ ‎11.【答案】B ‎【解析】在水平面上，由动能定理 ‎　‎ 在斜面上，设左、右斜面倾角分别为α、β，左、右斜面长度分别为、‎ ‎　　　由动能定理　‎ ‎　　　　　　　　　　　所以　‎ ‎12.【答案】B ‎【解析】A、B两球以及地球所组成的系统机械能守恒，A球机械能减少量等于B球机械能增加量.若以初始状态B球所在平面为零势面，则系统总机械能为2mgh，当A球在最低点时B球势能为mgh.另外的机械能是A和B共有的动能，因此B还要继续上升，正确答案为B.‎ ‎13.【解析】‎ ‎（1）因粘滞阻力，故有，其单位应是 ‎（2）钢珠稳定下落时，其所受向上粘滞阻力F与、mg平衡，有 ‎　　　　　　　得：‎ ‎（3）根据总能量守恒的方法：‎ 钢珠下落过程中损失的势能 转化为钢珠的动能，以及与钢珠同样大小的油滴上升至液面处的动能和势能，还有钢珠克服粘滞阻力而产生的热量Q，其中油滴重力.‎ ‎　　　　 ‎ ‎　　　 　　‎ ‎14.【解析】‎ ‎(1)小球在甲轨道上做圆周运动通过最高点的最小速度为 ‎ - 10 -‎ 设小球能通过甲轨道最高点时速度为v1.‎ 由机械能守恒定律得： ‎ ‎ ∵> ∴小球能通过甲轨道而不撞轨 ‎(2)设CD的长度为x，小球在乙轨道最高点的最小速度为 ‎ 小球要通过乙轨道最高点，则需满足： 得：‎ ‎ x≤‎ 小球到乙轨圆心等高处之前再返回，则需满足：‎ ‎　　且　得：‎ ‎≤x ＜‎ ‎ 总结论：CD≤或≤CD ＜‎ ‎15.【解析】‎ ‎(1)如图，以悬点为参考平面，人从点的自然下蹲过程中机械能守恒，所以，即 ‎,解得：‎ 在最低点B处，,解得：‎ ‎(2) 人在最低点处，突然由下蹲变成直立状态，人的内力做功，使人的机械能增加,之后，人从点的上摆过程中机械能守恒，所以或，即 ‎,得：‎ ‎16.【解析】‎ 小球运动到M点时，速度为,轨道对球的作用力为N，‎ 由向心力公式可得：‎ 即：‎ 从N到M点由动能定理：‎ - 10 -‎ 即：‎ ‎17.【解析】‎ 设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为和。如果把轻杆、地球、两个小球构成的系统作为研究对象，那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒。‎ 若取B的最低点为零重力势能参考平面，可得： ①‎ 又因A球对B球在各个时刻对应的角速度相同,故 ②‎ 由①②式得：.‎ 根据动能定理，可解出杆对A、B做的功。‎ 对于A有：，即：‎ 对于B有：，即：.‎ 答案：、 ‎ - 10 -‎